SF₆ vs. Solid-Insulated RMUs: L-Efsien Aħar għal Sistemtik Tidistribuzzjoni tal-Elettività?

1 Rete Ċirkulari ta’ Fornitura tal-Elettricità u Unitajiet ta’ Rete Ċirkulari

Fl-aħħar is-silġ tal-urbanizzazzjoni, il-domanda għall-affidabilità akbar fidistribuzzjoni tal-elettricità segwija tispiċċa, u n-numru ta’ utenti li jirriżervaw żewġ jew aktar sorsijiet ta’ fornitura tal-elettricità qed jiżdied. Il-metodu tradizzjonali ta’ "fornitura radiali tal-elettricità" jaffronta sfidi kif huma l-għadba tas-silġ tal-kabli, id-diffikultajiet fit-troġ ta’ errijor, u l-inflessibilità fil-modifikazzjonijiet u l-amplifikazzjonijiet tal-grażz. Fil-kontra, ir-"rete ċirkulari ta’ fornitura tal-elettricità" tgħaqqad Żewġ jew aktar sorsijiet ta’ elettricità għal karriġi importanti, semplifikat it-tramit tal-linji distributtivi, iffaċilitat il-pozizzjoni tal-kabli, inqasak il-numru ta’ switchgear, tinminixxi r-rata ta’ errijor, u jgħejjel fl-aħwa tal-errijor.

1.1 Rete Ċirkulari ta’ Fornitura tal-Elettricità

Ir-rete ċirkulari ta’ fornitura tal-elettricità tiferfa konfigurazzjoni fejn Żewġ linji jew aktar minn sorsijiet differenti ta’ sottostazzjonijiet jew busbars differenti mill-istess sottostazzjoni jiġu mikonnessi biex jikkunu loop magħluq għad-distribuzzjoni tal-elettricità. L-avvantġġju ewlenin huwa li kull branċa ta’ distribuzzjoni tista’ terġa’ mill-lehen wieħed jew l-ieħor tal-loop. Jekk lehen jfalli, l-elettricità tista’ terġa’ mill-lehen ieħor. Anki joperazzjoni f’mudal loop wahda, kull branċa effettivament tagħmel livell ta’ affidabilità b’żewġ sorsijiet, li jisegwiri b’sigurtà l-affidabilità tas-sistema. F’Ċina, is-sistemi urbanijiet ta’ rete ċirkulari ta’ fornitura tal-elettricità jsegwu l-“kriterju ta’ sigurtà N−1”, li dawk jgħidu li jekk quddiem minn N karriġi jifflani, il-baqgħad N−1 karriġi jkunu jistgħu jiġu furniti b’sigurtà mingħajr interruzzjoni jew shedding tal-karriġi.

1.2 Konfigurazzjonijiet ta’ Konezzjoni tal-Rete Ċirkulari

(1) Konezzjoni Ċirkulari Bażika: Sors waħid ta’ elettricità bil-kabli jiffurmaw loop, assikurat il-fornitura kontinwa tal-elettricità lil karriġi oħra jekk parti waħida tal-kabli tifflani (ara Fig. 1).

(2) Konezzjoni Ċirkulari minn Busbars Differenti: Żewġ sorsijiet ta’ elettricità, solitamente operati f’mudal open-loop, li jagħmlu affidabilità u operazzjoni fleksibbli (ara Fig. 2).

(3) Konfigurazzjoni Singola ta’ Loop: Sorsijiet ta’ elettricità derivati minn sottostazzjonijiet differenti jew busbars; l-manutenzjoni fuq parti waħda tal-kabli ma tinterrompix l-fornitura tal-elettricità lil karriġi (ara Fig. 3).

(4) Konfigurazzjoni Doubles ta’ Loop: Kull karriġa hija furnita mis-sorsi ta’ Żewġ reti ċirkulari indipendenti, li jagħmlu affidabilità ekstrem (ara Fig. 4).

(5) Konezzjoni Double "T" Dual-Supply: Żewġ linji ta’ kabli mikonnessi mal-busbars differenti, li jpermettukkull karriġa terġa’ mil-Żewġ linji. Din il-konfigurazzjoni tassegura fornitura quasi-kontinwa tal-elettricità għal utenti b’żewġ sorsijiet u hija partikolarment adatta għal applikazzjonijiet importanti (ara Fig. 5).

1.3 Unitajiet ta’ Rete Ċirkulari u Karatteristiċi Tagħhom

L-unità ta’ rete ċirkulari (RMU) hija switċġeara li tuża fis-sistemi ta’ rete ċirkulari ta’ fornitura tal-elettricità, tipikament inkorporand switċġi ta’ spezzatura tal-karriġ, switċġi ta’ interrompiment, kombinazzjonijiet ta’ fus-switch, bus couplers, dispożitivi ta’ misjur, trasformaturi tal-voltiġġ, jew xi kombinazzjoni minnhom. L-RMUs huma kompakti, issalvaw spazju, kost-effettivi, ħafna sewwieġa għall-installazzjoni, u sewwieġa għall-kommissjonament, li jqiseb l-ħtieġa għal "miniaturizzazzjoni ta’ l-equipament." Huma użu wiesgħa fl-imballi residenzjal, fil-bini pubblik, fis-sottostazzjonijiet ta’ żghir u medi impreżi, fis-swiġġ tal-karriġi tal-livell sekondari, fis-sottostazzjonijiet pad-mounted, u fi qasri tal-distribuzzjoni tal-kabli.

1.4 Tipi ta’ Unitajiet ta’ Rete Ċirkulari

• RMUs ta’ Insulazzjoni Aħjar: Użu l-aħjar bħal medium ta’ insulazzjoni; dawn l-unitajiet huma kbira fis-saġġar, irequjru aktar spazju, u mhux resistenti għal kondizzjonijiet ambientali.

• RMUs SF₆: Użu l-gass sulfur hexafluoride (SF₆) bħal medium ta’ insulazzjoni u spezzatura tal-arċ. Is-switċġ prinċipali huwa miftuħ f’enċlożur metaliku fullan bl-SF₆, mentri l-operazzjoni hi posta barra. Id-disinn magħluq jinqasax l-impatt ambientali u jpermetti saġġar signifikantemente iqsar minn RMUs ta’ insulazzjoni aħjar. L-RMUs SF₆ huma l-aktar użu attwalment.

• RMUs ta’ Insulazzjoni Solida: Użu materiali ta’ insulazzjoni solida (pereżempju, resin epoksidi) biex jinkapsulaw u jikstruwu l-switċġi u l-parti kollha live. Dan id-disinn jinqasax id-distanzi tal-insulazzjoni bejn faz u bejn faz u bejn faz u tanah, li jresulta f’dimensjonijiet kompakta komparabbli mal-RMUs SF₆. Huma wkoll jeliminaw l-emissjonijiet tal-SF₆ u jgħibu l-operazzjoni b’la manutenzjoni.

2 Limitazzjonijiet tal-Unitajiet ta’ Rete Ċirkulari SF₆

Il-SF₆ huwa kontributur major għall-effett tal-greenhouse. Anki bill-proprietajiet elettrika sovrastanti – bħal forza dielektrika alta, spezzatura tal-arċ effettiva, stabilità termika tajba, u eletronegatività forte – u sensibilità minima għal umidità, infezzjoni, u altitudini għoli, li jgħimdu perfetti għal equipament elettriku kompatt, il-SF₆ huwa rikonoxxut bħala gas greenhouse potenti. Bħalissa, 80% tal-prodotti globali tal-SF₆ huma użu fil-settur tal-elettricità. Il-Panel Intergovernamentali dwar il-Klima (IPCC) u l-Agenza Amierkan tal-Ambjent (EPA) iklassifikaw il-SF₆ bħala waħda mill-gazijiet greenhouse akbar xejn. Ir-Regolament tal-UE dwar il-Gazijiet F (2006) ipproibix l-użu tal-SF₆ f’applikazzjonijiet ossi, sakemm ma jkunx hemm alternativi viċi għal switċġeara elettrika.

Fil-kontra, l-RMUs SF₆ involvu kompleżità u investiment signifikanti, u rikiedu varjetà ta’ equipament ausiliarju:

• sistemi ta’ detezzjoni tal-leak tal-SF₆ għal monitoraġġ tal-leak, konċenrazzjoni, livelli tal-ożon, u umidità.

• equipament ta’ recovery tal-SF₆: waqt l-interrompiment tal-arċ, jingeneraw by-products kif huma l-SF₄; għalhekk, meta tkun l-end-of-life, mhux biss il-SF₆ residwali jgħedu mirrekovery, iżda anka l-by-products toxici jgħidu jgħibu specjalment.

• sistemi ta’ purifikazzjoni tal-SF₆ biex jħalwaw u jirrikjavaw il-gass.

• sistemi ta’ ventilazzjoni fis-sottostazzjonijiet.

Meta tużu l-RMUs SF₆, il-misuri segwenti għandhom jiġu osservati:

• inqasak il-leak tal-SF₆. Anki li l-RMUs SF₆ jagħmlu użu minn enċlożur overpressure-sealed, il-leak tal-gass huwa inevitabbli. Il-prezzjoni nqas ta’ gass tinminixxi l-affidabilità tas-switċġ, li jidderġa direttament is-sigurtà tal-personal u tinminixxi l-ħajja tal-equipament.

• l-personal għandu jagħmel ventilazzjoni obbligaturi u jindossa protezzjoni speċjali qabel jidħol fis-sottostazzjonijiet b’equipament SF₆.

• l-operazzjonijiet huma komplex, u rikiedu tħriġ u ripetizzjoni ta’ formazzjoni għal l-personal relevanti.

3 Karatteristiċi u Applikazzjonijiet tal-Unitajiet ta’ Rete Ċirkulari ta’ Insulazzjoni Solida

Il-perikli ambientali possibbli tal-Unitajiet ta’ Rete Ċirkulari SF₆ (RMUs) ġew limitar l-iżvilupp tagħhom ulterju, li jaħdem il-baż ta’ ricerka għal alternativi għall-SF₆ bħala focus kritiku globjali. L-Unitajiet ta’ Rete Ċirkulari ta’ Insulazzjoni Solida ġew ivvampati u introdotti ilkellim mill-kumpanija Eaton Corporation tal-Amierka fit-tmiem tal-1990s. Dawn l-unitajiet ma jproduċix gasijiet ħażin waqt l-operazzjoni, ma għandhomx impatt ambientali, joffru affidabilità akbar, u jiġibu l-operazzjoni b’la manutenzjoni verament.

L-Unità ta’ Rete Ċirkulari ta’ Insulazzjoni Solida integraw interrupters ta’ vaku, switċġi ta’ spezzatura, switċġi ta’ grounding, conduttori prinċipali, busbars tal-branċa, jew kombinazzjonijiet minnhom, inkapsulati f’rezin epoksidi jew materiali ta’ insulazzjoni solidi oħrajn. Dawn il-komponenti huma miftuħa f’muduli funzjonali totalment insulati u totalment miftuħa li jistgħu jiġu rekombinati jew amplifikati. Layers ta’ shielding konduttivi jew semiconduttivi jintapplikaw fuq is-superfiċi esterni tal-muduli accessibli għal l-personal, li jassegurar il-grounding tajjeb.

3.1 Karatteristiċi tal-Unitajiet ta’ Rete Ċirkulari ta’ Insulazzjoni Solida

(1) Disinn Ambientali. Dawn l-unitajiet ma jgħandhomx użu tal-SF₆ bħal medium ta’ insulazzjoni jew spezzatura tal-arċ. Invece, huma jagħmlu użu minn interrupters ta’ vaku għal switching u materiali primarji ta’ insulazzjoni ambiġenti u riċiklabili. Bil-minimu ta’ komponenti, dawn l-unitajiet jasseguraw konsum ta’ energija bass u rata ta’ falliment inqas waqt l-operazzjoni.

(2) Verament B’la Manutenzjoni. L-Unitajiet ta’ Rete Ċirkulari ta’ Insulazzjoni Solida elimina l-bisogna għal vessels ta’ pressjoni SF₆. L-insulazzjoni interna u l-spezzatura tal-arċ dependi fuq teknoloġija ta’ vaku, mentri l-insulazzjoni esterna tuża materiali solidi kif huma l-enċlożuri ta’ insulazzjoni. Bil-teknika ta’ potting, l-interrupter ta’ vaku, it-tramit prinċipali tal-karriġ, u l-supports ta’ insulazzjioni jintegrjaw f’unità waħda miftuħa f’enċlożur metaliku, li jgħibu l-prestazzjoni immune mid-determinanti ambientali esterni. Il-struttura totalment insulata u miftuħa elimina l-bisogna għal detezzjoni tal-leak tal-SF₆, refilling tal-gass, u disposizzjoni tal-farrug, li jgħibu l-operazzjoni verament b’la manutenzjoni.

(3) Effettività ta’ Kost. Anki li l-investiment inizjali għal l-Unitajiet ta’ Rete Ċirkulari ta’ Insulazzjoni Solida huwa qisien iktar minn RMUs SF₆, il-kost ta’ lifecycle totali huwa signifikantement inqas, kif jmur mill-Tabella 1. L-utenti qed jagħmlu konsiderazzjonijiet kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċiali kummerċ......